StarkNet技術風險、經濟模型與評論

Arbitrum 空投的財富效應點燃了市場對 L2 的信心，紛紛布局還未發幣的 L2。而 80 億美元高估值的 StarkWare 自然是備受矚目。那麼 StarkWare 是有什麼獨特的技術值得各大機構熱捧？旗下的 StarkNet 想要解決問題？我們將在本文中一一道來。

1.STARKs, StarkEx, StarkNet

1.1 STARKs

STARKs（Scalable, Transparent ARgument of Knowledge）是一種可以證明和驗證計算的證明系統，旨在提高以太坊的擴展性。它允許將大型計算從鏈上轉移到鏈下以降低成本，為計算的正確性生成證明，然後在鏈上進行少量的計算來驗證證明。即驗證者通過在鏈上執行非常少的操作來判斷鏈下完成的計算的完整性。

L2 通過 STARKs 技術將多筆交易打包在一起進行數以千計的計算，然後使用單個 STARK 證明在鏈上驗證它們的有效性。該批次內的所有交易共同分擔鏈上處理的成本，從而在繼承以太坊安全性的前提下降低了 Gas 成本，改善用戶體驗。這模式與共享的士的用戶平攤路費相似。

SNARKs（Succinct，Non-Interactive，Argument，Knowledge）是一個簡潔的非交互式的證明。STARKs 和 SNARKs 都是 ZK Rollups 的解決方案。

SNARKs 和 STARKs 對比

相比 SNARKs, STARKs 具有以下三個優勢：

去信任

STARKs 公開可驗證隨機來取代 SNARKs 的可信設置，減少對參與人的依賴，提高協議安全性。

更強的擴展能力

STARK 具有驗證的對數壓縮特性，即使底層計算的複雜性呈指數級增長，STARKs 依然保持了較低的證明和驗證時間，而非像 SNARKs 線性增長。

更高的安全保證

STARKs 使用抗碰撞哈希值進行加密，可抗量子計算的攻擊。

但是 STARKs 的證明尺寸比 SNARKs 大，因此 L2 交易量較低時就會難以分攤證明成本，出現較大的確認延遲。但是當證明規模增加，使用 STARKT 的邊際成本會遞減，適合大規模應用。此外，相對於 SNARKs，目前 STARKs 採用率不足，基礎工具還有待完善。

L2 Rollups 除了 ZK Rollups，還有 Optimistic Rollups。以下是兩種方案的對比。

以 80 億美元估值完成 1 億美元 D 輪融資的 StarkWare 提供了兩種使用 STARK 擴展以太坊的解決方案：StarkEx 和 StarkNet。

1.2 StarkEx

StarkEx 是一個需要許可的、為特定應用程序定製的擴展解決方案的框架。項目可以使用 StarkEx 來進行低成本的鏈下計算，生成證明執行正確性的 STARK 證明。這樣的證明包含 12,000–500,000 筆交易。最後將證明發送到鏈上的 STARK 驗證器，驗證正確後接受狀態更新。

StarkEx 提供了 3 種數據儲存方式。在 ZK-Rollup 模式下，數據儲存在鏈上，使數據去中心化，便於用戶跟蹤和監督。然而，在鏈上發布數據的成本高。在 Validium 模式下，數據儲存在鏈下，低成本且不會把數據公開暴露。但需要數據可用性委員會來監督數據是否得到妥善處理。Volition 是一種混合數據可用性模式，用戶可以選擇將數據放在鏈上還是鏈下。

在 StarkEx 上部署的應用程序包括永久期權 dYdX、NFT L2 Immutable、體育數字卡牌交易市場 Sorare 和多鏈 DeFi 聚合器 rhino.fi。

StarkEx 適用於獨立運行且適合 StarkEx API 的協議。 

1.3 StarkNet

StarkNet 是一個無需許可的 L2，任何人員都可以在其中部署以 Cairo 語言開發的智能合約。部署在 StarkNet 上的合約之間可以進行交互來構建新的可組合協議。 

與應用程序負責提交交易的 StarkEx 不同，StarkNet 的排序器批量交易並發送它們進行處理和證明。

StarkNet 更適合需要與其他協議同步交互或超出 StarkEx 應用範圍的協議。隨著 StarkNet 開發的進展，基於 StarkEx 的應用將能夠移植到 StarkNet，享受可組合性。

1.4 Cairo

Cairo 是用於 STARK 證明通用計算定製的編程語言, 使開發、審查和維護代碼更簡單、快捷，不受 EVM 限制，可以拋棄以太坊的歷史負擔做更複雜的計算如帳戶抽象，在遊戲開發上也更加靈活，支持全鏈上遊戲。StarkNet 本身不支持 EVM，但從 Solidity 到 Cairo 的轉譯器 Warp 將有助於以太坊原生項目移植到 StarkNet，成為大規模應用的基礎設施。

1.5 SHARP(shared prover) 共享證明器

SHARP 技術允許來自 StarkEx 的不同應用以及 StarkNet 上發生的交易合併成一個證明，更快填滿 STARK 證明的容量，提高交易處理速度並且分擔驗證 L1 證明的 gas 成本。

2. StarkNet 經濟模型

StarkWare 已經在鏈下鑄造了 100 億個 StarkNet 代幣。但是這些代幣並不代表 StarkWare 的股權，也不提供任何參與 StarkWare 的權利或賦予任何向 StarkWare 提出索賠的權利。StarkNet 代幣可以作為原生代幣支付 Gas 費用，相比其他使用 ETH 做給 Gas 費用的 L2，StarkNet 代幣更能捕獲生態價值，且降低了 ETH 這外生代幣帶來的衝擊。分配給核心貢獻者和投資者的代幣有一年的等待期和四年的鎖定期，線性釋放。

StarkNet 明確給開發者和過去 StarkEx 用戶獎勵，但未明確 StarkNet 用戶是否有空投。首次代幣分配中有 8.1% 的代幣還未決定用途，具體方式由社區決定。因此筆者猜想這部分代幣有可能用於獎勵 StarkNet 用戶。此外, 部署合約的項目方在獲得空投獎勵後，有可能會給應用的用戶分配空投，反饋早期支持者。因此，用戶可以根據需要正常使用 StarkNet 上有價值的應用。

3. StarkNet 融資情況

根據 Crunchbase 的數據，StarkNet 在七輪融資中總共獲得 2.825 億美元。

2022 年 7 月，Alameda Research 追加 950 萬美元投資。但是 Alameda Research 已於 2022 年 11 月破產，這筆投資是否收到存疑。

以太坊基金會的撥款樹立了 StarkWare 的正統性。

4. 創始人

Eli Ben-Sasson

Eli 是 StarkWare 的聯合創始人兼總裁，也是其董事會主席。

自從 2001 年獲得希伯來大學理論計算機科學博士學位以來，他一直在研究密碼學和計算完整性的零知識證明。Eli 是 STARK、FRI 和 Zerocash 協議的共同發明人，也是 Zcash 公司的創始科學家。多年來，他在普林斯頓高等研究院、哈佛大學和麻省理工學院擔任研究職位。最近曾在以色列理工學院擔任計算機科學教授，他離開該職位後和夥伴共同創立了 StarkWare。

Uri Kolodny

Uri 是 StarkWare 的聯合創始人兼首席執行官，也是其董事會成員。

他擁有希伯來大學計算機科學學士學位（優等生）和麻省理工學院斯隆管理學院的 MBA 學位。Uri 是一位連續創業者，曾共同創立了幾家科技公司，包括 Mondria（開發用於大數據可視化的工具）。之前，Uri 還曾在兩家以色列風險投資公司幫忙孵化項目，並在麥肯錫公司擔任分析師。

5. 競爭對手

StarkNet 與 zkSync、Optimism、Arbitrum 因為其受到的關注度被稱為 L2 的四大天王。

Optimism 和 Arbitrum 採用樂觀 rollup, 開發難度較低，已經具有較為完善的生態系統，吸引了大量資金和用戶，甚至走出了如 GMX，Gains Protocol 這樣的優秀 L2 原生協議。

Vitalik 在 ETHSeoul 期間表示，雖然 Optimistic Rollups 更加發達，但 ZK Rollups 技術的基礎將使其最終能夠取代 Optimistic Rollups。雖然 ZK Rollups 速度更快，但它們缺少以太坊虛擬機 (EVM)，這使得運行 dApps 具有困難。因為 EVM 是 dApps 的主要處理單元。所以基於 ZK 的 Rollups 正在開發兼容 EVM 的方案。如果開發進程緩慢，則 ZK Rollups 有可能失去先發優勢，讓 Optimistic Rollups 穩坐寶座。這類似於以太坊和其他 L1 之間的競爭，雖然以太坊的性能不是最好的，但是憑藉先發優勢牢牢吸收住最多的資金和最優秀的開發者。

StarkNet 不僅面對採用 Optimistic Rollups 的 L2 競爭，也面對同樣採用 ZK Rollups 的 L2 競爭。根據 Eshita Nandini 的總結，目前有多個 L2 正在構建 ZK EVM。

Type-1 是 ETH 等效，可 100% 無縫使用 EVM 基礎設施，但證明過程很緩慢。Taiko 通過在零知識證明生成前快速確認最終性來減輕這一缺點。具體方式即只需證明過去狀態 X 有效，且在 X 之後沒有來自帳戶 A 的交易，因此用戶可以提取其在狀態 X 中的代幣。目前已經完成 alpha-2 中測試了去中心化證明和協議經濟學，其中有 126 位獨立證明者，已證明了 93,146 個區塊，證明時間在 130 到 160 秒之間。Taiko 目前已經棄用了 alpha-2, 並將在第第二季推出 alpha-3。由於 Type-1 zkEVM 在實現等效性方面毫不妥協，具有較大的複雜性，今年可能不會有主網。

Type-2 EVM 等效，證明速度相對 Type-1 改善，但仍舊慢。Type2 是 Scroll，Linea 的目標,Polygon zkEVM 已經實現。Polygon zkEVM 主網 Beta 版本已經於 3 月 27 日如期上線。在主網 Beta 的第一階段，專門的安全委員會將能夠快速升級 Polygon zkEVM。在第二階段，將採取一系列措施，以確保在出現任何問題時用戶能夠得到保護，但權力下放程度更高，並且沒有具有特權訪問權限的安全委員會。Gas Fee 以 ETH 支付，預計未來 Polygon zkEVM 中的質押和治理將使用 MATIC 代幣，此外，Polygon zkEVM 通過 ERC-4337 支持帳戶抽象，將允許用戶使用任何代幣支付費用。

Scroll 和以太坊基金會一起開源開發 zkEVM, 將通過並行計算和證明外包給曠工來縮短證明時間。Scroll 處於 Alpha 測試網階段, 可以進行跨鏈和轉賬, 已經無障礙運行兩個月，預計第二季上線主網。3 月 28 日，ConsenSys 宣布將 ConsenSys zkEVM 重塑為 Linea，目前向所有開發人員、用戶或協議開放測試。Linea 通過 MetaMask 和 Truffle 等原生集成，將零知識證明與 EVM 等效性相結合，為開發者提供靈活性和可擴展性，無需 ZK 技術專業知識。Linea 採用多證明人系統，當代碼中存在漏洞時，多重簽名可以強制執行特定結果。通過這個系統，一個 rollup 將利用幾種具有不同安全級別的證明機制，以消除單證明人 rollup 存在的單點故障風險。

Type-3 幾乎 EVM 等效，更快的證明，但部分 app 需要重新開發。Type3 是 Scroll 目前所處的過渡階段。Kakarot 是一個用 Cairo 編寫的 zkEVM, 作為 EVM 字節碼的解釋器，最終可能成為 StarkNet 上的 L3，目前歸類 Type-3。

Type-4, 將用高級語言如 Solidity 編寫的智能合約源代碼，編譯成 ZK-SNARK 友好的語言。證明速度很快，但不太兼容。zkSync Era 已經上線，對普通用戶開放。目前分擔 zkSync gas fee 的用戶不多，因此交互成本較高，部分項目方對 gas fee 進行了補貼。由於 Arbitrum 空投的財富效應，社區用戶交互熱情高漲，但是目前 zkSync 上土狗項目居多，發生了多起 rug pull 事件。

StarkNet 使用 Warp 作為 Solidity 到 Cairo 的編譯器。StarkNet 是目前唯一一個將其排序器和證明器去中心化的 zkEVM。但目前 StarkNet 還未發布生產級別版本，只適合用戶小額交互體驗, 任務常常執行失敗。

Vitalik 還提出了 Optimistic 和 ZK 混合的模式。zkEVM 成熟之前, 發布區塊鏈等待 24 小時，如果沒有欺詐挑戰就發布零知識證明，確定區塊。如果有挑戰，就引入治理，通過 2 of 3 模式裁定。如果零知識證明時間能大幅縮短，另外一種混合模式就以發布零知識證明為主，只有當零知識證明未能正常發布，才使用 Optimistic Rollup。這既可能會是 StarkNet 的一條可選發展路徑也可能會使競爭方式。

6. 總結

StarkNet 採用了基於 STARK 的 Rollup 路線，雖然該方案相對於其他方案在去中心化、去信任、抗審查等方面有明顯的優勢，但是由於該方案的開發工具尚不成熟，研發難度也很大，性能還有待提升。

此外，雖然 StarkNet 已經得到了機構投資者的支持，但目前仍處於試用階段，尚未完全成熟。StarkNet 下一階段的重點是將現在由 Python 開發的 sequencer 升級為由 Rust 進行開發，提高區塊鏈的性能。此外是提高生態內項目的豐富度和成熟度。加密原生用戶可以去體驗生態內項目，但需注意項目的風險，選擇參與前需要進行充分的風險評估。雖然 StarkNet 具有抗量子攻擊的特性，但是否會成為擴容的終局還有待觀察。因此，對於 StarkNet 的未來發展，我們需要持續關注和評估。

區塊鏈的安全性是整個生態系統的重中之重，底層基礎層的安全性絕不能被忽視、妥協、讓步、或折衷，否則整個生態系統與賬本將會失去用戶的信任。因此，在基礎層的設計中，需要選擇最為安全的共識算法，即使它的能源消耗可能很高。這個問題可以通過採用類似在那斯達克上市的 Irish Energy Limited 所倡導的可再生能源挖礦來解決。相比之下，第二層的中心化程度可以更高，以實現更高的效率和靈活性。不管是底層還是上層，都需要遵循合理的設計原則，以確保整個生態系統的安全性和可靠性。任何依賴於以太坊基礎層安全性的第二層或應用，都必須對基礎層的共識算法有充分的信心，確保其安全性不受損害。這可能是社區面臨的最大系統性風險。

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